恁仔闯江湖6:人体工程学

• 人体工程学(Human Engineering)
• 也称人类工程学、人间工学或工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomis原出希腊文“Ergo”，即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”，也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。
  人体工程学起源于欧美，原先是在工业社会中，开始大量生产和使用机械设施的情况下，探求人与机械之间的协调关系，作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术，开始运用人体工程学的原理和方法，在坦克、飞机的内舱设计中，如何使人在舱内有效地操作和战斗，并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳，即处理好：人-机-环境的协调关系。及至第二次世界大战后，各国把人体工程学的实践和研究成果，迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去，1960年创建了国际人体工程学协会。
  及至当今，社会发展向后工业社会、信息社会过渡，重视“以人为本”，为人服务，人体工程学强调从人自身出发，在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。
  日本千叶大学小原教授认为：人体工程学是探知人体的工作能力及其极限，从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。”
  其实人-物-环境是密切地联系在一起的一个系统，今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。
  人体工程学联系到室内设计，其含义为：以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
  第二节 人体工程学的基础数据和计测手段
  一、人体基础数据
  人体基础数据主要有下列三个方面，即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
  1、人体构造
  与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉，这三部分在神经系统支配下，使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成，脊柱可完成多种运动，是人体的支柱，关节起骨间连接且能活动的作用，肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张，使人体各部分协调动作。
  2、人体尺度
  人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
  3、人体动作域
  人们在室内各种工作和生活活动范围的大小，即动作域，它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域，也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据，人体动作域的尺度则为动态的，其动态尺度与活动情景状态有关。
  室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用，应考虑在不同空间与围护的状态下，人们动作和活动的安全，以及对大多数人的适宜尺寸，并强调其中以安全为前提。
  例如：对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等，应取男性人体高度的上限，并适当加以人体动态时的余量进行设计；对踏步高度、上搁板或挂构高度等，应按女性人体的平均高度进行设计。
  二、人体生理计测
  根据人体在进行各种活动时，有关生理状态变化的情况，通过计测手段，予以客观的、科学的测定，以分析人在活动时的能量和负荷大小。
  人体生理计测方法主要有：
  1、肌电图方法
  把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录，从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
  2、能量代谢率方法
  由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值，与其平时耗氧量相比，以此测定活动状态的强度，能量代谢率的计算式，以及不同活动的能量代谢率（RMR）。其计算式如下：
  运动时氧耗量-安静时氧耗量
  能量代谢率（RMR）=-------------
  基础代谢率耗量
  3、精神反射电流方法
  对人体因活动而排出的汗液量作电流测定，从而定量地了解外界精神因素的强度，据此确定人体活动时的负荷大小。
  三、人体心理计测
  心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
  1、精神物理学测量法
  用物理学的方法，测定人体神经的最小刺激量，以及感觉刺激量的最小差异。
  2、尺度法
  以顺序在心理学中划分量度，例如在一直线上划分线段，依顺序标定评语
  可由专家或一般人，相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
  第三节 人体工程学在室内设计中的应用
  由于人体工程学是一门新兴的学科，人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度，有待于进一步认真开发，目前已有开展的应用方面如下：
  一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
  根据人体工程学中的有关计测数据，从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等，以确定空间范围。
  二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据
  家具设施为人所使用，因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据；同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地，这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小，停留时间越长，对这方面内容测试的要求也越高，例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
  三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
  室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等，室内设计时有了上述要求的科学的参数后，在设计时就有可能有正确的决策。
  四、对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
  人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素，人体工程学通过计测得到的数据，对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。
  第四节 环境心理学与室内设计
  在阐述环境心理学之前，我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”，相对于人而言，环境可以说是围绕着人们，并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构，可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化，而这些变化了的事物，又会反过来对行为主体的人产生影响。例如人们设计创造了简洁、明亮、高雅、有序的办公室内环境，相应地环境也能使在这一氛围中工作的人们有良好的心理感受，能诱导人们更为文明、更为有效地进行工作。心理学则是“研究认识、情感、意志等心理过程和能力、性格等心理特征”的学科。
  关于环境心理学与室内设计的关系，《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题：“不少建筑师很自信，以为建筑将决定人的行为”，但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害，也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上，对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”，即是在人与环境之间是“以人为本”，从人的心理特征来考虑研究问题，从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境，都应具有新的更为深刻的认识。
  一、 含义
  环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科，它着重从心理学和行为的角度，探讨人与环境的最优化，即怎样的环境是最符合人们心愿的。
  环境心理学是一门新兴的综合性学科，环境心理学与多门学科，如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密切。
  环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向，把选择环境与创建环境相结合，着重研究下列问题：
  1、 环境和行为的关系；
  2、 怎样进行环境的认知；
  3、 环境和空间的利用；
  4、 怎样感知和评价环境；
  5、 在已有环境中人的行为和感觉。
  对室内设计来说，上述各项问题的基本点即是如何组织空间，设计好界面、色彩和光照，处理好室内环境，使之符合人们的心愿。
  二、室内环境中人的心理与行为
  人在室内环境中，其心理与行为尽管有个体之间的差异，但从总体上分析仍然具有共性，仍然具有以相同或类似的方式作出反应的特点，这也正是我们进行设计的基础。
  下面我们列举几项室内环境中人们的心理与行为方面的情况：
  1、 领域性与人际距离
  领域性原是动物在环境中为取得食物、繁衍生息等的一种适应生存的行为方式。人与动物毕竟在语言表达、理性思考、意志决策与社会性等方面有本质的区别，但人在室内环境中的生活、生产活动，也总是力求其活动不被外界干扰或妨碍。不同的活动有其必须的生理和心理范围与领域，人们不希望轻易地被外来的人与物所打破。
  室内环境中个人空间常需与人际交流、接触时所需的距离统盘考虑。人际接触实际上根据不同的接触对象和在不同的场合，在距离上各有差异。赫尔以动物的环境和行为的研究经验为基础，提出了人际距离的概念，根据人际关系的密切程度、行为特征确定人际距离，即分为：密切距离；人体距离；社会距离；公众距离。
  每类距离中，根据不同的行为性质再分为接近相与远方相。例如在密切距离中，亲密、对对方有可嗅觉和辐射热感觉为接近相；可与对方接触握手为远方相。当然对于不同民族、宗教信仰、性别、职业和文化程度等因素，人际距离也会有所不同。
  2、 私密性与尽端趋向
  如果说领域性主要在于空间范围，则私密性更涉及在相应空间范围内包括视线、声音等方面的隔绝要求。私密性在居住类室内空间中要求更为突出。
  日常生活中人们还会非常明显地观察到，集体宿舍里先进入宿舍的人，如果允许自己挑选床位，他们总愿意挑选在房间尽端的床铺，可能是由于生活、就寝时相对地较少受干扰。同样情况也见之于就餐人对餐厅中餐桌座位的挑选，相对地人们最不愿意选择近门处及人流频繁通过处的座位，餐厅中靠墙卡座的设置，由于在室内空间中形成更多的“尽端”，也就更符合散客就餐时“尽端趋向”的心理要求。
  3、 依托的安全感
  生活活动在室内空间的人们，从心理感受来说，并不是越开阔、越宽广越好，人们通常在大型室内空间中更愿意有所“依托” 物体。
  在火车站和地铁车站的候车厅或站台上，人们并不较多地停留在最容易上车的地方，而是愿意待在柱子边，人群相对散落地汇集在厅内、站台上的柱子附近，适当地与人流通道保持距离。在柱边人们感到有了“依托”，更具安全感。
  4、 从众与趋光心理
  从一些公共场所内发生的非常事故中观察到，紧急情况时人们往往会盲目跟从人群中领头几个急速跑动的人的去向，不管其去向是否是安全疏散口。当火警或烟雾开始弥漫时，人们无心注视标志及文字的内容，甚至对此缺乏信赖，往往是更为直觉地跟着领头的几个人跑动，以致成为整个人群的流向。上述情况即属从众心理。同时，人们在室内空间中流动时，具有从暗处往较明亮处流动的趋向，紧急情况时语言诉引导会优于文字的引导。
  上述心理和行为现象提示设计者在创造公共场所室内环境时，首先应注意空间与照明等的导向，标志与文字的引导固然也很重要，但从紧急情况时的心理与行为来看，对空间、照明、音响等需予以高度重视。
  5、 空间形状的心理感受
  由各个界面围合而成的室内空间，其形状特征常会使活动于其中的人们产生不同的心理感受。著名建筑师贝聿铭先生曾对他的作品--具有三角形斜向空间的华盛顿艺术馆新馆--有很好的论述，他认为三角形、多灭点的斜向空间常给人以动态和富有变化的心理感受。
  三、环境心理学在室内设计中的应用
  运用环境心理学的原理，在室内设计中的应用面极广，暂且列举下述几点：
  1、 室内环境设计应符合人们的行为模式和心理特征
  例如现代大型商场的室内设计，顾客的购物行为已从单一的购物，发展为购物--游览--休闲--信息--服务等行为。购物要求尽可能接近商品，亲手挑选比较，由此自选及开架布局的商场结合茶座、游乐、托儿等应运而生。
  2、 认知环境和心理行为模式对组织室内空间的提示
  从环境中接受初始的刺激的是感觉器官，评价环境或作出相应行为反应的判断是大脑，因此，“可以说对环境的认知是由感觉器官和大脑一起进行工作的”。认知环境结合上述心理行为模式的种种表现，设计者能够比通常单纯从使用功能、人体尺度等起始的设计依据，有了组织空间、确定其尺度范围和形状、选择其光照和色调等更为深刻的提示。
  3、室内环境设计应考虑使用者的个性与环境的相互关系
  环境心理学从总体上既肯定人们对外界环境的认知有相同或类似的反应，同时也十分重视作为使用者的人的个性对环境设计提出的要求，充分理解使用者的行为、个性，在塑造环境时予以充分尊重，但也可以适当地动用环境对人的行为的“引导”，对个性的影响，甚至一定程度意义上的“制约”，在设计中辩证地掌握合理的分寸。
• 人体应用实例：
• 数据的来源　

　　前面我们已经说过，人体测量学创立于1940年积累了大量的数据，但这些资料无法被设计者使用，因为他们的资料是以美为目的的。是典型化的、抽象的，而设计需要的是具体的某个人或某个群体（国家、民族、职业）的准确数据。要得到这些数据，就要进行大量的调查，要对不同背景的个体和群体进行细致的测量和分析，以得到他们的特征尺寸、人体差异和尺寸分布的规律。进行这样的大量的工作是非常困难的，尤其是想要得到代表一个国家和地区的普遍资料是非常困难的。大多数已有的资料来源于军事部门，因为他们可以集中进行调查，但他们常常代表不了普通人状况，因为军人的身体素质水平高于一般人，年龄和性别有局限性。国外这方面进行的比较早，早在1919年，美国就对十万退役军人进行了测量，美国卫生、教育和福利部门还在市民中进行全国范围的测量，包括18－79岁不同的年龄、不同职业的人。我国在这一领域比较落后。在我国，由于幅员辽阔，人口众多，人体尺寸随年龄、性别、地区的不同而各不相同，同时，随着时代的向前，人们生活水平的逐渐提高，人体的尺度也在发生变化，因此，要有一个全国范围内的人体各部位尺寸的平均测定值是一项繁重而细致的工作。根据1962年建筑科学研究院发表的《人体尺度的研究》中，有关我国人体的测量值，可作为设计时的参考。

尺寸的分类

　　人体尺寸的测量可分为两类，即构造尺寸和功能尺寸。

　　〈一〉构造尺寸：是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。可以测量许多不同的标准状态和不同部位。如手臂长度、腿长度、座高等。它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。主要为人体各种装具设备提供数据。

　　〈二〉功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸，它对于解决许多带有空间范围、位置的问题很有用。虽然结构尺寸对某些设计很有用处，但对于大多数的设计问题，功能尺寸可能更有广泛的用途，因为人总是在运动着，也就是说人体结构是一个活动的可变的、而不是保持一定僵死不动的结构。构造尺寸和功能尺寸是不同的，比如下面的例子：

在使用功能尺寸时强调的是在完成人体的活动时，人体各个部分是不可分的，不是独立工作的，而是协调动作。例如手所能达到的限度并不是手臂尺寸的唯一结果，它部分的也受到肩的运动和躯体的旋转、背的弯曲等的影响。而功能是由手来完成的。再如人所能通过的最小通道并不等于肩宽，因为人在向前运动中必须依赖肢体的运动。有一种翻墙的军事训练，二米高的墙站在地面上是很难翻过去的，但是如果借助于助跑跳跃就可轻易做到，人跳高的能力根据日本的资料，18岁为55厘米。从这里可以看出人可以通过运动能力扩大自己的活动范围，因此在考虑人体尺寸时只参照人的结构尺寸是不行的，有必要把人的运动能力也考虑进去，企图根据人体结构去解决一切有关空间和尺寸的问题将很困难或者至少是考虑不足的。下图是常用功能尺寸。
　　在室内设计中最有用的是十项人体构造上的尺寸，它们是：身高、体重、坐高、臀部至膝盖长度、臀部的宽度、膝盖高度、膝弯高度、大腿厚度、臀部至膝弯长度、肘间宽度。见图

　　三 人体尺寸的比例关系：

　　一般来说成年人的人体尺寸之间存在一定的比例关系，对比例关系的研究，可以简化人体测量的复杂过程，只要量出身高，就可推算出其他的尺寸。不同种属的人的人体比例系数不同。白人、黑人、黄种人不同。

人体尺寸的差异

　　人体尺寸测量如仅仅是着眼于积累资料是不够的，还要进行大量的细致分析工作。由于很多复杂的因素都在影响着人体尺寸，所以个人与个人之间，群体与群体之间，在人体尺寸上存在很多差异，不了解这些就不可能合理的使用人体尺寸的数据，也就达不到预期的目的(见彩图）。差异的存在主要在以下几方面：

　〈一〉种族差异：

　　不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越南人的160.5厘米到比利时人的179.9厘米，高差幅竟达19.4厘米。

　〈二〉世代差异：

　　我们在过去一百年中观察到的生长加快（加速度）是一个特别的问题，子女们一般比父母长的高，这个问题在总人口的身高平均值上也可以得到证实。欧洲的居民预计每十年身高增加10到14毫米。因此，若使用三、四十年前的数据会导致相应的错误。美国的军事部门每十年测量一次入伍新兵的身体尺寸，以观察身体的变化，二战入伍的人的身体尺寸超过了一战。美国卫生福利和教育部门在1971年～1974年所作的研究表明：大多数女性和男性的身高比1960年～1962年国家健康调查的结果要高。最近的调查表明百分之五十一的男性高于或等于175.3厘米，而60～62年只有百分之三十八的男性达到这个高度。认识这种缓慢变化与各种设备的设计、生产和发展周期之间的关系之重要性，并作出预测是极为重要的。

〈三〉年龄的差异　　

　　年龄造成的差异也应注意，体形随着年龄变化最为明显的时期是青少年期。人体尺寸的增长过程，妇女在十八岁结束，男子在二十岁结束，男子到三十岁才最终停止生长。（见图）此后，人体尺寸随年龄的增加而缩减，而体重、宽度及围长的尺寸却随年龄的增长而增加。一般来说青年人比老年人身高高一些，老年人比青年人体重大一些。在进行某项设计时必须经常判断与年龄的关系，是否适用于不同的年龄。对工作空间的设计应尽量使其适应于20～65岁的人。对美国人的研究发现，45～65的人与20岁的人时：身高减4厘米、体重加6公斤（男）～10公斤（女）。

　　历来关于儿童的人体尺寸是很少的，而这些资料对于设计儿童用具、设计幼儿园、学校是非常重要的。考虑到安全和舒适的因素则更是如此。儿童以外伤亡与设计不当有很大的关系。例如，据说只要头部能钻过的间隔，身体就可以过去，猫、狗是如此，儿童的头部比较大，所以也是如此。按此考虑，栏杆的间距应必须阻止儿童头部的钻过，以5岁幼儿头部的最小尺寸为例，它约为14厘米，如果以它为平均值，为了使大部分儿童的头部不能钻过，多少要窄一些，最多不超过11厘米。
（见图）目前许多这样有用的有关儿童的资料。

　　另一方面针对老年人的尺寸数据资料也相对较少，由于人类社会生活条件的改善，人的寿命增加，现在世界上进入人口老龄化的国家越来越多，如美国的65岁以上的人口有二千万，接近总人口的十分之一，而且每年都在增加。所以设计中涉及老年人的各种问题不能不引起我们的重视，应有老年人的人体尺寸，在没有的情况下，至少有两个问题应引起我们的注意：
　　（1） 无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮。
　　（2） 伸手够东西的能力不如年轻人，见图。

　　　　　　 　　　　　 设计人员在考虑老年人的使用功能时，务必对上述特征给予充分的考虑。家庭用具的设计，首先应当考虑到老年人的要求。因为家庭用具一般不必讲究工作效率，而首先需要考虑的是使用方便，在使用方便方面则年轻人可以迁就一些老年人。所以家庭用具;尤其是厨房用具，柜橱和卫生设备的设计，照顾老年人的使用是很重要的。在老年人中，老年妇女尤其需要照顾，她们使用合适了，其他人的使用一般不致发生困难，（虽然也许并不十分舒适）反之，倘若只考虑年青人使用方便舒适，则老年妇女有时使用起来会有相当大的困难。